Ученые показали, что магнитная активность Солнца влияет на определение его сейсмического возраста

Международная группа астрономов под руководством исследователя из Женевского университета (UNIGE) показала, что магнитная активность Солнца оказывает значительное влияние на его сейсмические характеристики, что противоречит предсказаниям предыдущих исследований. От нее зависят такие важные данные, как его размер, возраст и химический состав.

Эти результаты открывают путь к углубленному исследованию, чтобы лучше понять природу магнитной активности и ее влияние на звездные колебания. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Астеросейсмология, или гелиосейсмология в случае с Солнцем, — это увлекательная отрасль астрономии, изучающая колебания звезд.

«Чтобы понять ее, нужно представить себе звезду как большой газовый шар, находящийся в постоянном движении. Внутри звезды возникают волны или пульсации, которые заставляют ее вибрировать, подобно звуку, резонирующему в музыкальном инструменте», — объясняет Жером Беризей, постдокторант кафедры астрономии факультета естественных наук УНИГЕ и первый автор исследования.

«Эти колебания заставляют поверхность звезды слегка двигаться и регулярно менять светимость. Благодаря очень точным приборам мы можем обнаружить эти изменения светимости с Земли или из космоса», — продолжает исследователь.

Слушая симфонию звезд

Наблюдая за этими изменениями, исследователи могут многое узнать о внутренней структуре звезды и определить такие важные характеристики, как ее размер, возраст, химический состав или стадию жизненного цикла. Точное понимание характеристик звезд необходимо, в частности, для определения свойств планет, которые их окружают, или для прослеживания истории Млечного Пути.

Несмотря на ряд крупных успехов, достигнутых в последние десятилетия, астеросейсмология также показала, что между наблюдениями и предсказаниями теоретических моделей внутреннего устройства звезд существуют значительные расхождения.

За прошедшие годы были разработаны различные методы для уменьшения этих расхождений, с разной степенью успеха. Однако ни один из существующих методов не учитывает магнитную активность звезд, поскольку предполагается, что ее влияние на результаты пренебрежимо мало.

Международная команда под руководством Бетризея продемонстрировала обратное. Она установила, что возраст Солнца, определенный с помощью гелиосейсмологии, значительно варьируется в зависимости от уровня активности солнечного цикла.

Если говорить о порядке величины, то возраст Солнца составляет около 4,6 миллиарда лет, а между солнечными минимумами наблюдаются колебания до 300 миллионов лет. Хотя эти колебания могут показаться небольшими по сравнению с возрастом Солнца, они уже не являются пренебрежимо малыми, учитывая уровень точности, который будет достигнут будущими космическими миссиями.

Сейсмический возраст Солнца коррелирует с циклом солнечной активности

Чтобы лучше понять влияние магнитной активности на Солнце, ученые проанализировали 26,5 лет солнечных данных, охватывающих два полных цикла активности. Они разделили эти данные примерно на 90 небольших годичных серий, каждая из которых проходила с интервалом в три месяца. Для каждого из этих рядов был проведен сейсмический анализ, что позволило измерить эволюцию фундаментальных свойств Солнца, таких как его масса, радиус и возраст, с течением времени.

Для проверки достоверности результатов были использованы два независимых набора данных. Один из них был получен с помощью сети наземных телескопов BiSON (Birmingham Solar Oscillations Network) Бирмингемского университета, а другой — с помощью прибора GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies) на борту спутника SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), который вращается вокруг Солнца с середины 1990-х годов.

Независимо от тестируемой конфигурации, возраст Солнца, определенный с помощью гелиосейсмологии, коррелировал с уровнем активности солнечного цикла. Между периодами солнечного минимума и максимума были измерены колебания в среднем около 6 %, что очень важно с точки зрения точности, на которую нацелены будущие космические миссии, анализирующие другие подобные звезды.

Например, миссия PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) стремится к точности в 10 % для определения возраста звезды, подобной Солнцу.

Изучение данных GOLF и BiSON также показало, что влияние цикла активности на сейсмический возраст более заметно для более активного из двух изученных циклов. Этот результат логичен и ожидаем с физической точки зрения.

«Однако Солнце не является особенно активной звездой, что позволяет предположить, что влияние магнитной активности может быть очень значительным для более активных звезд, таких как те, которые обнаружит PLATO», — добавляет Бетрисей.

Светлое будущее для изучения магнитной активности звезд

Результаты этого исследования показывают, что магнитная активность звезд представляет собой серьезную проблему для будущих космических миссий, таких как PLATO, особенно в плане определения характеристик наиболее активных звезд. «Однако это открытие также открывает множество захватывающих перспектив для исследований», — заключает Бетриси.

Магнитная активность звезд оказывает значительное влияние на звездные колебания, что затрудняет точное определение таких фундаментальных свойств, как масса, радиус и возраст звезд. Для будущих космических миссий это означает, что необходимо будет разработать более сложные методы, учитывающие это магнитное влияние.

Проблемы, возникающие в связи с магнитной активностью, также побуждают исследователей к дальнейшему изучению этого явления. Это может привести к лучшему пониманию физики звезд, особенно в плане того, как магнитные поля взаимодействуют с внутренними колебаниями звезд. Это исследование также может улучшить наше понимание циклов звездной активности, которые похожи на солнечные циклы.